項目工程管理論文
一、仿生硬件容錯研究現狀
隨著(zhù)電路系統功能的復雜化，傳統的硬件容錯技術(shù)越來(lái)越不能滿(mǎn)足日益龐大的電路系統要求。為了提高系統可靠性，人們提出了動(dòng)態(tài)地對故障進(jìn)行自檢測、自修復的要求，并努力尋找新的容錯設計方法。研究人員從自然界得到靈感，將自然計算（如進(jìn)化計算，胚胎理論等）引入到硬件設計中從而形成仿生硬件（Bio-inspired Hardware,BHW）。仿生硬件的概念最初是由瑞士聯(lián)邦工學(xué)院于1992年提出的，雖然歷史不長(cháng)，但其發(fā)展非常迅速，現在已經(jīng)成為國際上的研究熱點(diǎn)之一。仿生硬件早期也稱(chēng)為進(jìn)化硬件（Evolvable Hardware,EHW）。A.Thompson等人較早提出了EHW應用于容錯方面的想法。仿生硬件是一種能根據外部環(huán)境的變化而自主地、動(dòng)態(tài)地改變自身的結構和行為以適應其生存環(huán)境的硬件電路，它可以像生物一樣具有硬件自適應、自組織、自修復特性。采用仿生硬件實(shí)現的容錯，不需要顯式冗余，而是利用進(jìn)化本身固有容錯的特性，這種特性帶來(lái)的優(yōu)勢是傳統方法通過(guò)靜態(tài)冗余實(shí)現容錯所不能比擬的。
二、仿生硬件的容錯技術(shù)新思路
基于仿生硬件的容錯研究，對建立借鑒生物進(jìn)化機制的硬件容錯新理論、新模型和新方法，提高硬件系統的可靠性，具有至關(guān)重要的意義。
�。ㄒ唬┡咛バ头律布娜蒎e體系結構和容錯原理
仿生硬件可以分為進(jìn)化型和胚胎型，其中胚胎型仿生硬件也稱(chēng)為胚胎電子系統，是模仿生物的多細胞容錯機制實(shí)現的硬件。
胚胎型仿生硬件的容錯體系結構，主要由胚胎細胞、開(kāi)關(guān)陣和線(xiàn)軌組成。開(kāi)關(guān)陣根據可編程連線(xiàn)的控制信號完成開(kāi)關(guān)閉合，控制線(xiàn)軌內各線(xiàn)段的使用。胚胎細胞包含存儲器、坐標發(fā)生器、I/O換向塊、功能單元、直接連線(xiàn)、可編程連線(xiàn)、控制模塊等。存儲器用于保存配置數據位串，并根據細胞狀態(tài)和坐標發(fā)生器計算出的結果，從配置位串中提取一段經(jīng)譯碼后對胚胎電子細胞的換向塊和功能單元進(jìn)行配置。坐標發(fā)生器根據每個(gè)細胞最近兩側（左側和下側）鄰居細胞的坐標為其分配坐標。I/O換向塊為細胞功能單元間的可編程連線(xiàn)提供控制信號。功能單元用于實(shí)現一個(gè)n輸入的布爾函數，用于實(shí)現所需的細胞功能。直接連線(xiàn)負責功能單元之間的相互通信�？删幊踢B線(xiàn)傳遞控制信號控制開(kāi)關(guān)陣�？刂颇K完成細胞的工作狀態(tài)檢測、故障診斷、控制細胞冗余切換。
�。ǘ┡咛バ头律布䦟�(shí)現容錯的策略
為了實(shí)現對故障細胞的容錯，常用的.容錯策略有兩種：行（列）取消和細胞取消策略，通過(guò)記錄有錯的單元位置，重新布線(xiàn)，用其他備用的單元來(lái)代替。
但是對于連線(xiàn)資源故障，這些策略并未給出相應的對策。在深入研究胚胎仿生硬件容錯體系結構的基礎上，本文提出一種針對線(xiàn)軌故障的容錯策略。
1. 行（列）取消策略。在行（列）取消中，若一個(gè)細胞出錯，則它所在行（列）的所有細胞都將被取消，而該行（列）細胞的功能將被其上一行（右一列）的細胞所代替，即當一個(gè)細胞出錯時(shí)，細胞所在行（列）上移（右移）到一個(gè)備用行（備用列）來(lái)代替它當前的工作。
2. 細胞取消策略。在細胞取消中，用備用細胞代替故障細胞分兩個(gè)階段。當某一行的出錯細胞數超過(guò)備用細胞數時(shí)，整行被取消，行細胞上移，用備用行取代出錯行的功能。
�。ㄈ┡咛バ头律布䦟�(shí)現容錯的流程
胚胎型仿生硬件容錯的流程為：
�。�1）根據設計需求選擇器件，確定硬件設計方案；
�。�2）以電路結構及有關(guān)參數等作為染色體進(jìn)行編碼，按照進(jìn)化算法的進(jìn)化模式對系統進(jìn)行進(jìn)化操作；
�。�3）一般以電路的功能與預期結果的符合程度作為個(gè)體的適應度。根據給定的輸入條件或測試集，通過(guò)基于電路模型的仿真測試或實(shí)測計算群體中的每個(gè)個(gè)體的適應度；
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